LAN이란?
- Local Area Network: 근거리 통신망
- 가정이나 사물 내 여러 장치를 하나의 네트워크로 연결하여 안정적이고 안전한 네트워크 인프라 제공
1. 네트워크의 종류
: 규모와 범위에 따라 다양하게 분류
PAN
Personal Area Network
- 한 사람이나 가정의 작은 범위에서 사용되는 네트워크
- 블루투스 같은 무선 기술을 사용해 개인적 장치를 연결하는 데 사용
LAN
Local Area Network
- 제한된 지리적 영역 내에서 사용되는 네트워크
- 가정, 사무실, 학교 등 작은 규모에서 사용
- 이더넷 케이블 또는 Wi-Fi와 같은 무선 기술을 사용하여 기기를 연결
MAN
Metropolitan Area Network
- 도시나 대도시 지역을 커버하는 네트워크
- 여러 개의 LAN을 연결하여 다른 지역의 사무소 또는 캠퍼스와 연결
- 광섬유 케이블 또는 무선 기술을 사용하여 네트워크 구축
WAN
Wide Area Network
- 광범위한 지리적 영역을 커버하는 네트워크
- 도시와 도시 간, 국가 또는 대륙 간 네트워크 연결
- 인터넷은 WAN의 가장 대표적인 예
+ BAN (Body Area Network)
2. LAN의 개념과 특징
LAN은 지리적 영역 (수 m ~ 수 km) 내에서 사용되는 네트워크
→ 가정, 사무실, 학교 등 소규모 환경에서 사용
기기들을 이더넷 케이블 또는 Wi-Fi와 같은 무선 기술을 사용하여 연결
-
제한된 범위
작은 지리적 영역을 커버 → 빠른 데이터 전송 속도와 낮은 지연 시간 제공 -
고속 연결
이더넷 케이블은 보통 10/100/1000 Mbps 또는 그 이상의 속도로 데이터 전송 -
자원 공유
프린터, 스캐너, 인터넷 등 다양한 자원을 공유
사용자들이 데이터와 자원에 쉽게 접근하고 협업할 수 있음 -
보안
방화벽, 암호화, 인증 및 접근 제어 -
관리 용이성
중앙 집중식으로 관리
3. LAN의 표준 기술
- 가장 널리 사용되는 표준 기술: 이더넷과 토큰링
- 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때, 충돌이 발생하지 않도록 해야 함
매체 접근 방식(Media Access Control)
-
LAN에서는 여러 장치가 동일한 물리적 매체를 공유하여 데이터를 전송
-
이를 위해, CSMA/CD, CSMA/CA, 토큰 패싱 방식(토큰 버스, 토큰 링)과 같은 다양한 매체 접근 방식 사용
-
CSMA/CD
- Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
- 이더넷과 같은 유선 LAN에서 사용되는 매체 접근 방식
- 과정
-
Carrier Sense (캐리어 감지)
컴퓨터가 데이터를 전송하기 전, 매체를 감지하여 다른 장치가 데이터를 전송 중인지 확인하고 매체가 사용 중이면 전송을 지연시킴 -
다중 접근 (Multiple Access)
매체가 사용 가능한 경우 데이터 전송 -
충돌 감지 (Collision Detection
동시에 데이터를 전송하는 장치들 사이에 충돌이 발생할 수 있고, 충돌 감지되면 각 장치는 임의의 시간(← 재밍 신호) 동안 대기 후 다시 데이터 전송
-
CSMA/CA
- Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
- 무선 LAN에서 주로 사용되는 매체 접근 방식
- 무선 환경에서는 충돌이 발생하기 쉽다!
- 충돌을 피하기 위해, 충돌 가능성을 예측 & 임의의 지연 시간을 설정하여 데이터 전송
- 과정
- Carrier Sense (캐리어 감지)
전송 매체가 사용 중인지 점검 - 예비 신호 전송
전송 매체가 사용 중이 아니라면, 데이터를 보내기 위해 예비 신호를 보내어 데이터 충돌 방지 - 응답 신호 확인
예비 신호를 수신한 다른 노드의 응답 신호가 도착하면, 데이터 전송 시작 - 데이터 전송
응답 신호를 받는 즉시 데이터 전송 시작
❗이후 충돌 검출을 하지 않음
-
토큰 패싱 (Token Passing) 방식
- 충돌이 발생하지 않도록 토큰을 받아서 데이터 전송 권한을 얻는 방식
- 데이터를 전송하고픈 노드는 토큰을 잡아 데이터 전송 시작
- 전송이 완료되면, 토큰을 내어 놓아 토큰을 모든 노드가 사용 가능하게 함
- '정상적인 상태'에서는 1개의 토큰이 순환하므로 충돌이 발생하지 않음❗
장점
- 데이터 우선 순위 조절 용이
- 장치 작동 문제로 인한 전체 네트워크 정지 방지
단점
- 토큰을 기다리는 대기 시간
- 토큰 패싱 장치 작동 불능 시 문제 발생
동작 과정
-
초기 설정
- 네트워크 시작 시점에는 토큰이 미존재
- 네트워크의 한 장치가 토큰을 생성
-
토큰 전달
- 토큰을 장치들 사이에서 순서대로 전달
-
데이터 전송 요청
- 데이터 전송 원하는 장치가 토큰을 받으면, 데이터 전송 요청
- 이때, 데이터를 포함한 프레임(OSI 2계층)을 생성
-
데이터 전송
- 토큰을 가진 장치는 목적지 장치의 MAC 주소로 프레임 전송 (OSI 2계층, TCP/IP 1계층)
-
데이터 수신
- 목적지 장치는 데이터를 수신
-
토큰 전달 및 반복(순환)
4. 전송 방식
베이스밴드와 브로드밴드로 나눔
네트워크 규모, 목적 예산 등에 따라 선택
- 작은 규모: 베이스밴드 방식이 적합
- 대규모: 브로드밴드 방식이 적합
-
베이스밴드 방식
-
주파수 대역 전체를 활용하여 디지털 데이터를 직접 전송하는 방식
-
디지털 신호를 아날로그로 변환하지 않고 전송
→ 데이터는 디지털 비트로 표현되고, 전송 시 디지털 신호로 변환되어 전송 (DSU)
→ 데이터의 정확성과 확장성 -
주로 유선 통신에서 활용 (이더넷)
→ CSMA/CD와 같은 충돌 감지 방식 사용 -
단일 채널 사용: 한 번에 하나의 장치만 데이터 전송
-
낮은 주파수 대역을 활용하여 신호의 감쇠나 왜곡을 줄임
-
-
브로드밴드 방식
- 넓은 대역폭을 이용해 다양한 데이터를 고속의 전송 속도로, 동시에 전송하는 방식
- 더 많은 데이터를 빠르게 전송 + 다양한 서비스를 동시에 이용
→ 효율적인 전송 방식 - 인터넷 접속, 멀티미디어 스트리밍, 온라인 게임, 클라우스 서비스에 활용
- 특징
-
주파수 분할 다중 접속 (FDMA)
다중 방식을 사용하여 여러 장치가 동시에 데이터 전송
각 장치는 독립적인 주파수 대역을 할당받음 -
대역폭 활용
넓은 주파수 대역을 사용
음성, 데이터, 영상 등 다양한 정보를 동시에 전송해 고속 멀티미디어 통신이 가능 -
다양한 물리적 매체 사용
광섬유 케이블, 동축 케이블, 전화선, 무선 등 다양한 매체 활용 -
고속 전송 속도
실시간으로 영상과 음성을 스트리밍 / 대용량 파일을 빠르게 다운 -
다중 사용자 지원
많은 사용자가 동시에 인터넷에 접속하고, 대화식 서비스를 이용할 수 있는 환경 제공
5. 전송 매체의 종류
- 유선 매체
- 속도가 빠르고 안정적
- 설치가 복잡하고 비용이 많이 듦
- 무선 매체
- 속도가 느리고 안정성이 떨어짐
- 설치가 간편하고 비용이 저렴
유선 전송 매체
-
이더넷 케이블
- LAN에서 주로 사용되는 유선 전송 매체
- 8개의 선이 두 개씩 꼬여있는 트위스트 페어(TP) 케이블로 구성
- RJ-45 커넥터를 이용해 장치에 연결
- Cat5, Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7, ...
-
광섬유 케이블
- 광 통신에서 데이터 전송 시, 사용되는 특수한 종류의 케이블
- 빛의 신호를 이용하여 빠르게 데이터 전송
- 높은 대역폭, 낮은 신호 감쇠, 장거리 전송 가능
- 유리나 플라스틱으로 만들어진 섬유
- 주로 대규모 네트워크, 데이터 센터, 인터넷 백본 네트워크에서 사용
-
동축 케이블
- 전기적 간섭을 최소화 & 신호를 안정적으로 전송
- 아날로그 및 디지털 텔레비전 신호 전송, CCTV 시스템 등 다양한 분야에서 사용
- 특히 감쇠가 적고 높은 대역폭을 지원하는 특성으로 RF 신호 전송에 적합하며, 케이블 텔레비전에서 일반적으로 사용되는 케이블
- 내부에 중심 도체, 외부 절연체, 외부 도체로 구성
-
전력선 케이블
- 전기 배선을 이용하여 데이터를 전송하는 유선 방식
- 전기 소켓을 통해 데이터 전송
- 전기 시설이 이미 갖춰져 있는 환경에서 케이블 배선을 피하고자 할 때 적합
- 전기 회로 간섭, 전송 속도 제한 같은 문제점 발생
→ 요즘은 잘 안 쓴다
무선 전송 매체
라디오파
- 마이크로파와 분명한 경계가 없지만, 주로 3kHz ~ 1GHz
- 주로 무선 통신에 활용되는 전자기파
- 특정 주파수 범위에 속하고 음성, 데이터, 영상 등을 전송하는 데 사용
- AM/FM 라디오, VHF/UHF 텔레비전 방송, 이동 통신 등 활용
마이크로파
- 1GHz ~ 300GHz
- 높은 주파수와 짧은 파장을 갖는 전자기파
- 무선 통신, 레이더, 위성 통신에 사용
- 공기를 통해 전파
→ 공기를 통과하며, 장해물을 피해갈 수 있어서 장거리 통신에 유용 - 지상 마이크로파: 광대역 네트워크 및 대용량 데이터 전송
- 위성 마이크로파: 장거리 통신
적외선
- 적외선 빛으로 무선 통신하는 기술
→ 텔레비전 리모컨과 같은 소규모 장치에서 사용 - 가시광선 범위 밖에서 작동
- 전달 범위가 제한적
→ 가시광선에 가려지면 통신이 중단될 수 있음
- 적외선 빛으로 무선 통신하는 기술
6. LAN 프로토콜의 종류
LAN(한정된 지리적 영역 내)에서 데이터를 전송하기 위해 사용되는 통신 규약
TCP/IP
- 인터넷에서 데이터 통신을 위한 핵심 프로토콜 스택
- 네트워크 간 데이터 전송과 통신을 관리 & 제어
- 연결성과 신뢰성 보장
TCP
- 연결형 프로토콜
- 데이터를 안정적으로 패킷으로 분할하고
- 분할한 패킷을 목적지로 전송하여 신뢰성을 제공
- 흐름 제어와 혼잡 제어를 통해 네트워크 혼잡 관리
- 웹 브라우징, 파일 전송, 이메일 등에 사용
IP
- 비연결형 프로토콜
- 출발지와 목적지 IP 주소를 이용하여 데이터 패킷을 라우팅하고 최적 경로를 선택해 정확한 위치로 전달
- IPv4와 IPv6를 주로 사용
- 라우팅 프로토콜을 활용하여 패킷 전달 경로를 설정
→ 라우팅 테이블 만들려고
+ IPX/SPX
- Novel NetWare 운영체제에서 사용되는 네트워크 프로토콜 스택
- IPX: 패킷을 라우팅하고 전달하는 프로토콜
- SPX: TCP와 유사한 기능을 제공
→ ❗But, TCP/IP 프로토콜이 표준으로 널리 사용되면서, IPX/SPX 사용 감소
+ NetBEUI
- Microsoft사의 네트워크 프로토콜 스택
- 로컬 네트워크에서 클라이언트/서버 모델을 기반으로 사용
- 작은 LAN에서 효과적으로 동작
→ ❗But, 사용 감소
그 외 프로토콜
-
HTTP
웹 브라우저와 서버 간의 웹페이지, 하이퍼링크, 리소스 교환을 위한 프로토콜 -
FTP
파일 전송(업로드, 다운로드, 삭제, 이동 등)을 위한 프로토콜 -
SMTP
전자 메일 전송에 사용되는 프로토콜 -
ICMP
네트워크에서 제어 메시지를 전송하는 프로토콜
에러 메시지 전송과 네트워크 상태 확인 등의 역할 수행
네트워크 문제 해결 및 진단에 활용되는 프로토콜
+ Ping 메시지 -
DNS
도메인 이름을 IP 주소로 변환하는 프로토콜
이미지 출처
